Спосіб теплопостачання

1. Спосіб теплопостачання, згідно з яким матеріал теплового акумулятора нагрівають елект 3 безперебійно забезпечуючи теплом споживачів, одночасно забезпечили б найбільш оптимальне навантаження для енергосистеми протягом всієї доби. Поставлена задача розв'язується тим, що у відомому способі теплопостачання, згідно якого матеріал теплоакумулятора нагрівають електроенергією при необхідності збільшення навантаження в електромережі та зберігають в теплоізольованій ємності до використання, нагрівання проводять в два етапи, при цьому мінімальне нагрівання проводять за сигналом датчика температури матеріалу теплоакумулятора, а додаткове - за сигналом диспетчера електромережі. Можливий варіант способу, при якому припинення додаткового нагрівання проводять за сигналом датчика температури матеріалу теплоакумулятора. Можливий варіант способу, при якому припинення мінімального нагрівання проводять за сигналом диспетчера електромережі. Запропоноване технічне рішення підвищує енергоефективність системи, що складається з генераторів електроенергії та її споживачів, забезпечуючи можливість створення абсолютно прямолінійного графіка навантаження протягом доби. При цьому витрати палива в перехідних режимах роботи електростанцій можуть дорівнювати нулю, а споживачі будуть забезпечені теплом безперебійно. Між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом, що досягається, існує причиннонаслідковий зв'язок, зумовлений використанням частини теплової ємності електротеплоакумуляторів для безперебійного постачання споживачів теплом з мінімальною нормативною температурою теплоносія, а іншої частини теплової ємності - для акумуляції надлишкової енергії енергосистеми та вирівнювання графіка навантаження протягом будь-якого періоду часу з наступним постачанням споживачів теплом з температурою теплоносія, доведеною змішуванням до необхідної. Сукупність істотних ознак, що характеризують сутність заявлених винаходів, може бути багаторазово використана в системах опалення приміщень з досягненням технічного результату - підвищенням загальної економічності споживання палива. Це дозволяє зробити висновок про відповідність заявлених винаходів критерію "промислова придатність". Спосіб пояснюється фігурами. На Фіг.1 зображено схему теплопостачання згідно способу, що заявляється, на Фіг.2 - графіки теплопостачання та споживання електроенергії окремими системами теплопостачання, на Фіг.3 - графік взаємодії сукупності окремих систем теплопостачання з об'єднаною енергосистемою. Система теплопостачання (Фіг.1), яка використовує спосіб, що заявляється, складається з множини N теплоакумуляторів 1, кожен з яких оснащений входом 2 для подачі холодного, та виходом 3 для відбору нагрітого теплоносія. В якості теплоакумуляторів можуть використовуватись тепло 88034 4 акумуляційні нагрівачі води, призначені для гарячого водопостачання чи опалення, теплоакумуляційні нагрівачі повітря, призначені для опалення, або ж інші теплоакумулятори. Всередині теплового акумулятора 1 розміщено електронагрівальний елемент 4, підключений до силового виходу 5 та датчик температури матеріалу акумулятора 6, підключений до входу 7 температурного управління блоку дистанційного управління 8, який входом дистанційного управління 9 через канал зв'язку 10 з'єднаний з диспетчерським пунктом 11. Диспетчерський пункт 11 оснащений датчиком 12 навантаження об'єднаної енергосистеми 13, до якої силовими входами 14 підключені всі блоки дистанційного управління 8. Потужність 15 споживання електроенергії кожним тепловим акумулятором 1 з множини N теплоакумуляторів та температура 16 всередині нього, а також сукупна потужність 17 з множини N теплоакумуляторів 1 відображені графіками на Фіг.2. Потужність 18 споживання електроенергії пріоритетними споживачами об'єднаної енергосистеми 13, сукупна потужність 19 некерованого споживання електроенергії тепловими акумуляторами 1 для мінімального нагрівання та керована диспетчером сукупна потужність 20 зарядки теплових акумуляторів 1 відображені графіками на Фіг.3. Заявлений спосіб постачання теплом реалізується так. На входи 21...2n теплоакумуляторів 11...1n подають холодний теплоносій, який у нагрітому стані отримують на виходах 31...3n. Це може бути вода з водопроводу чи повітря з кімнати, що опалюється. При цьому температура всередині теплоакумуляторів знижується від значення qвик до значення qвкл (крива 16, Фіг.2), про що датчиками 61...6n передається інформація на входи 71...7n блоків 81...8n. При зниженні температури всередині будь-якого теплоакумулятора 1 з виходу 5 блока 8 до електронагрівального елемента 4 подається електроенергія, яка через вхід 14 забирається з об'єднаної енергосистеми 13. При цьому об'єднана енергосистема 13 додатково навантажується величиною потужності 15. Завдяки запасу потужності електронагрівального елементу 4, необхідному для забезпечення акумуляції тепла за короткий час споживання електроенергії, матеріал теплоакумулятора швидко прогрівається від температури qвкл до температури qвик. Споживання електроенергії теплоакумулятором 1 переривається аж до наступного зниження в ньому температури до рівня qвкл. Короткочасні включення великої кількості електронагрівальних елементів 41...4n в режимі мінімального нагрівання забезпечують взаємне накладання в часі потужностей 151...15n, створюючи безперервний рівень некерованої потужності споживання, зображений діаграмою 17 до моменту часу t1, та проміжною областю на графіку, Фіг.3, яка відображає сукупну потужність 19 некерованого споживання електроенергії тепловими акумуляторами 1 для мінімального нагрівання, Фіг.3. У випадку зниження навантаження в об'єднаній енергосистемі 13 через зменшення потужності 18 споживання електроенергії пріоритетними спо 5 живачами, в момент часу t1 (Фіг.2), диспетчерський пункт 11 отримує сигнал з датчика 12. У диспетчера виникає необхідність збільшення навантаження за рахунок збільшення потужності 20 зарядки теплових акумуляторів 11...1n. При цьому диспетчерський пункт 11 через канал зв'язку 10 подає сигнал на включення хоча б одного теплоакумулятора 1 в режимі додаткового нагрівання. В такому режимі споживання електроенергії його електронагрівальним елементом 4 продовжується до повної зарядки теплоакумулятора 1, тобто до досягнення всередині температури qmax в момент часу t2 (крива 16, Фіг.2). При цьому потужність споживання 15 навантажує об'єднану енергосистему 13 протягом значно більшого часу, ніж в режимі мінімального нагрівання. Після зарядки теплоакумулятора 1 блок 8 відключає електронагрівальний елемент 4 від об'єднаної енергосистеми до розрядки, тобто зниження внутрішньої температури до рівня qвкл, або до наступної команди диспетчера 11 працювати в режимі додаткового нагрівання. Можливий варіант відключення за командою диспетчера, наприклад, при виникненні аварійних режимів роботи енергомережі. Завдяки довгому часу споживання електроенергії для додаткового нагрівання теплоакумулятора 1, потужність 15 його електронагрівального елемента 4 накладається на загальний некерований рівень споживання електроенергії, і сукупна потужність споживання зростає (діаграма 17 після моменту часу t1). Якщо зростання потужності з точки зору диспетчера виявиться недостатнім, в момент t3 проводиться включення ще одного теплоакумулятора в режим додаткового нагрівання, завдяки чому рівень навантаження додатково зросте. Таким чином при великій кількості теплоакумуляторів малої потужності рівень навантаження 20 можна регулювати дуже точно, підтримуючи сукупне навантаження на об'єднану енергосистему 13 на практично постійному рівні (Фіг.3), незалежно від поточного значення потужності 18 споживання електроенергії пріоритетними споживачами. Після відключення в момент часу t2 теплового акумулятора, що зарядився, для збереження рівня навантаження замість нього в режим додаткового нагрівання необхідно ввести наступний теплоаку 88034 6 мулятор, який заряджатиметься до моменту часу t4. Якщо після цього в результаті росту навантаження завдяки зростанню потужності 18 споживання електроенергії пріоритетними споживачами виникне необхідність в зменшенні навантаження 20, то диспетчерський пункт 11 перестає вводити нові теплоакумулятори в режим додаткового нагрівання, або ж командою, переданою через канал зв'язку 10, виводить частину теплоакумуляторів в режим мінімального нагрівання. В результаті навантаження 20 зменшується, забезпечуючи незмінний рівень загального навантаження. У необхідних випадках, наприклад, при виникненні аварійних ситуацій, за сигналом з диспетчерського пункту 11 проводять короткочасне тимчасове припинення мінімального нагрівання, і потужність 19 некерованого споживання електроенергії тепловими акумуляторами 1 для мінімального нагрівання зменшується до нульової величини (на фігурах не показано). При цьому теплопостачання споживачів протягом короткого часу відбувається за рахунок енергії, що акумульована в теплоакумуляторах 1. Оскільки попит в теплі має бути задоволеним, загальний рівень споживання електроенергії в об'єднаній енергосистемі визначатиметься середньодобовими теплопотребами сукупності споживачів тепла. Можливості диспетчера по вирівнюванню графіка навантаження визначаються тепловою ємністю незаряджених теплоакумуляторів 1, достатньою для акумуляції тепла в кількостях, необхідних для забезпечення добових потреб, та запасом потужності електронагрівальних елементів 4, необхідним для зарядки цих акумуляторів за короткий термін. Водонагрівачі - теплоакумулятори та теплоакумулюючі нагрівачі повітря, що сьогодні використовуються в побуті, відповідають цим вимогам. Тобто спосіб, що заявляється, може бути реалізований шляхом використання наявних технічних засобів як для літнього теплопостачання гарячою водою, так і для опалення в холодну пору року. Використання цього способу підвищить енергетичну економічність як об'єднаної енергосистеми, так і комунального господарства. 7 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 88034 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601